海底多金属硫化物矿床的主要特征

海底多金属硫化物由于含有贵金属而具有潜在的经济价值并,受到国际地质学家们的广泛关注。已经发现的矿点和矿床有一百多处,然而规模比较大的不足20处。相对于锰结核,多金属硫化物在海底产出的部位较浅,矿石中含有Cu、Zn、Ag和Au等,具有很高的经济价值。据粗略估计,已发现的大型矿床共含有一百万到五百万吨的块状硫化物。世界海底多金属硫化物矿床主要分布在东太平洋海隆、西太平洋构造活动带、西南太平洋以及大西洋中部的大洋中脊。海底多金属硫化物属于海底热液烟囱物,它是热液活动的产物,其成因机制涉及构造和岩浆活动与热液活动的关系,海水及水深以及沉积物与热液成矿的关系,岩水反应,热液地球化学,生物活动等。     

现代海底多金属硫化物矿床

海底多金属硫化物矿床是热液活动的产物,主要分布在东太平洋海隆、西太平洋构造活动带、西南太平洋以大西洋中脊,其产出构造背景为洋中脊、弧后扩张中心及地幔热点处。该文系统地总结了现代海底多金属硫化物矿床产出的地质背景特点,对各地质环境中矿化的规律进行对比,并对其形成机制等热点问题作了概述,详细介绍了矿床成因方面的新进展,着重阐述了海底多金属矿床的双扩散对流模式。     

现代海底热液活动与块状硫化物矿床成因研究进展

现代海底热液活动的发现及对其分布特征和成矿机理的研究是近年来海洋地质学和矿床地质学的一大进展。对现代海底金属硫化物成矿作用的研究大大推动和促进了对古代块状硫化物矿床成因的认识。有关研究成果综合分析表明：(1)深部热液对流循环系统是块状硫化物成矿的核心，对流循环模式有简单的热液对流模式和双扩散对流模式。(2)块状硫化物矿床集中分布在大洋中张裂性活动板块边界，与大地构造活动紧密联系。(3)成矿流体与成矿物质均有多源性，在强调海水循环淋滤的同时，通过应用新的方法技术，岩浆来源物质(流体及成矿金属等)对一些块状硫化物矿床成矿的直接贡献得到初步确认。(4)在高温热液活动区及金属硫化物沉积中发现大量生命活动和生物群体，意义重大。     

现代海底热液多金属硫化物的成矿物源:同位素证据

现代海底热液活动的调查研究已经持续了30多年。尽管提出了多种有关海底热液活动的演化模式,但围绕现代海底热液成矿的物源体系和时空演化问题仍然存在许多谜。因此,从80年代初,人们开始广泛关注现代海底热液沉积物的同位素地球化学研究,解决现代海底热液成矿的物源问题,并揭示热液流体的时空演化规律,进而探索海底热液活动与岩浆．构造活动的关系。     

海底含矿热液流体的成因

对采自南太平洋底的绳状或枕状熔岩样品薄片所做的显微镜下观察表明，不仅在淬火熔岩中，而且在与其接触的沉积物中均发现了充气孔洞及充填绿泥石和沸石的小杏仁体，并且两者均与硫化物微滴密切相关。观察结果表明，硫化物与作为不混溶液体（或超临界流体）的一部分的硅盐是在岩浆期，而不是岩期后发生分离的；这一现象对了解各类深海金属矿床的成因具有重要意义。     

海底热液成矿活动研究的进展、热点及展望

海底热液活动研究进展迅速,热液矿化作用已成为当前国际地球科学最为活跃的研究领域之一。本文叙述了:(1)热液调查新技术、新方法、矿床赋存状态、主要类型以及热液矿化作用的研究进展:(2)当前国际研究的热点,包括海底热液矿床和构造岩浆背景、热液流体形成和金属浸析作用、热液沉淀过程中的金属分馏作用、热液排放与大洋的质重平衡等。最后强调加强海洋地球科学国内外合作的必要性。     

深海底热液活动研究热点

深海底热液活动是现代海洋地质科学研究的前沿热点, 我国这方面的研究工作刚刚开展, 亟需对现有研究成果进行总结。本文对海底热液活动的调查研究过程和现状进行了回顾, 重点分析了热液喷溢动力过程的理论研究成果, 从实测事件数据的研究成果中找出了影响热液柱的形态和分布的各种因素, 并对热液烟囱和极端温度微生物等海洋学研究热点进行了分析, 为深海热液活动调查和理论研究提供基础。      

大洋钻探对海底热液活动研究的贡献

大洋钻探为海底热液活动研究提供了大量数据资料和样品。在此基础上,通过研究流体-沉积物／岩石相互作用,热、物质通量和流体流动,分析构造对海底热液活动的控制作用,使人们对海底热液循环有所了解,并对深部热液成因石油的特征,海底热液沉积物的空间结构和物质组成,以及深部生物与海底热液活动的关系有了一些认识。未来通过实施IODP,海底热液活动研究将会取得更多新的成果。     

现代海底热液成矿作用

从现代块状硫化物矿床成矿特征对比角度,总结分析了世界现代海底喷流的块状硫化物成矿堆积,综述了现代海底块状硫化物成矿主要形成于洋壳和岛弧环境的实际观察结果,突出强调了洋壳环境和岛弧或陆壳环境两种成矿环境对成矿类型分类的意义。对上地幔部分熔融岩浆来源与地壳物质可能带人、火山喷发岩浆系列的演化和对热液成矿作用的控制进行了讨论,对比分析了岩浆流体对成矿的重要贡献和控制作用,以及成矿热液循环体系形成的条件和模式。     

深海热液金属硫化物矿电性结构

深海热液金属硫化物矿位于水深数千米的大洋洋底,其形态、规模及电性参数难为人知,迄今尚未有由实测数据推导其电性结构的研究.依托于“大洋一号”,在大西洋洋中脊、西南印度洋洋中脊实施了多次深海热液金属硫化物矿探测试验,实地采集热液金属硫化物矿瞬变电磁响应数据,并对试验数据进行反演分析.分析表明:大西洋TAG(trans-Atlantic geotraverse)热液区及西南印度洋49°4′E,37°5′S热液区内,深海热液金属硫化物矿形似生长于洋壳内的“蘑菇”,矿体呈透镜状或似层状结构,分布于热液喷口的卤水池内,电阻率约为0.1 Ω·m,规模为50~250 m,厚度范围为20~50 m;热液烟囱直径为10~50 m,周围岩石发生热液蚀变,蚀变岩石电阻率在0.2~0.5 Ω·m,以热液通道为中心呈圈层状变化.依据深海热液金属硫化物矿的形态特征及电性参数,矿体的电性结构模型可简化为T型异常体.      

蛇纹岩化对洋中脊超基性岩热液硫化物成矿的影响:来自青藏高原德尔尼铜矿床的启示

洋中脊超基性岩热液成矿系统通常与洋底核杂岩构造有关,多发育大型矿床,具有巨大的资源前景。然而,受大洋调查取样手段的限制,超基性岩蛇纹岩化对成矿的影响仍需进一步研究。德尔尼铜矿床是地质历史上该类矿床的典型案例,对于理解其成矿模式,以及大洋硫化物勘探具有指导意义。本文选取德尔尼铜矿床块状硫化物样品进行黄铁矿的S同位素分析,结果表明其δ³⁴S值主要分布在-0.4‰～+6.3‰。结合前人研究发现,形成于深部网脉状、条带状矿石中的δ³⁴S值为负值,而经历表层喷流和破碎作用的块状和角砾状矿石中的δ³⁴S值为正值,二者呈对称分布,这主要是由于还原条件下岩浆排气产生的SO_2和H_2S动态平衡并逐渐沉淀S^2-,表明蛇纹岩化提供的还原环境对热液系统演化产生了重要影响。然而,磁黄铁矿和矿床Ni的分布指示成矿物质中超基性岩的贡献较小,主要物质来源是洋中脊深部的基性岩浆,通过热液循环将物质运移至海底并喷流成矿。对比现今超基性岩赋矿的高温热液硫化物矿床,德尔尼铜矿床形成温度更低,代表了超基性岩赋矿热液硫化物中的中温端元,表明在距离拆离面一定距离(约2～4km)的位置也可能形成大型的热液硫化物矿床,这对于现今洋中脊热液硫化物勘探具有一定的指导意义。     

大西洋洋中脊TAG热液区中块状硫化物的Os同位素研究

新测得TAG热液区中5件海底块状硫化物样品的锇含量及其同位素组成,187Os/186Os比值在2.305～7.879之间,均值为5.986,介于现代海水和上部洋壳岩石的锇同位素组成之间,表明该区海底块状硫化物中锇是海水和上部洋壳来源锇混合的产物.在海底热液循环过程中,海水的混入对该区热液流体的Os浓度及其同位素组成产生了明显的影响。     

Double Convective Hydrothermal System beneath Massive Sulfide Orebody in Gacun Deposit,Southwestern China

The Gacun Kuroko-type deposit, Southwestern China, is hosted in rhyolitic rocks associated with the underlying mafic rocks occurred in the ～1000 m deep fault-hounded basin within the intra-arc rifting zone which formed on the Triassic Yidun island-arc. Two vertically separated alteration systems are recognized: one is conformable or semiconformable alteration zone developed in ～150 m thick mafic unit 1-1.5 km below the massive sulfde orehody; the other is discordant alteration pipe directly surrounded around stockwork ore within rhyolitic unit. The lower conformable alteration zone extending for several kilometers along strike is characterized by silicification and epidotization which result in the development of quartz vein and quartz-epidote vein systems in mafic lava flows and replacement of primary minerals and groundmass in spilitized mafic volcanics and dikes by quartz, epidote-group minerals and sodic plagiocluse. Sulfides often occur in the vein system and altered mafic volcanics. Quartz solubi     

Sulfur Isotope Tracing of Ore-forming Hydrothermal Fluid for Metallic Sulfide Deposit

How to utilize sulfur isotope for many domestic and foreign researchers to trace the sulfur source of metallic sulfide deposit has been explored for many years. Fruitful results have been gained now. Based on summing up the characteristics of sulfur isotopic composition of hydrothermal mineral from metallic sulfide deposits, this paper illuminated the total sulfur isotopic composition of ore-forming fluids is the key factor in estimating the sulfur source. This paper also summarized three approaches about how to obtain the total sulfur isotopic composition (δ³⁴S_∑S) of ore-forming fluids. They are physical-chemical equilibrium analysis, mineral paragenetic association analysis and Pinckey-Rafter, respectively. We gave some applied examples and made a brief comment of them as well. There are three points worth noting. Firstly, choosing appropriate approach is a critical factor to acquire the δ³⁴S_∑S successfully according to the characteristics of different types of metallic sulfide deposit. Secondly, currently, these above mentioned approaches and applications are effective after the establishment of equilibrium state of sulfur isotope. As to the sulfur isotopic disequilibrium condition in metallic sulfide deposits probably resulted from lower temperature or rapid emplacement, there are quite some problems in theory and technique. Therefore, an in-depth study should also be continued. Thirdly, it is a new development trend to study isotope composition of different forms of sulfur and to discuss their source, forming environment and process respectively, which is probably more effective and significant for tracing sulfur sources of metallic sulfide deposits.     

浙江西裘铜块状硫化物矿床火山-热泉沉积成矿的地质地球化学证据

浙江西裘矿区新元古代火山－热泉活动强烈,矿石Ｃｕ：Ｚｎ：Ｐｂ原子百分比与火山岩和热水沉积硅质岩相似。矿床δ＾３４Ｓ值为－６．５‰～２．８‰,δ＾１８Ｏ值为８．１４‰～２２．３２‰,铅同位素示踪主要为下地壳铅;矿石具较高的Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｂａ等含量;具较低的Ａｌ／（Ａｌ＋Ｆｅ＝Ｍｎ）比值,Ｚｎ（Ｐｂ＋Ｚｎ）比值接近１,均表现出火山－热泉沉积成矿地球化学特征。     

安徽铜陵矿集区与块状硫化物矿床有关的热水沉积岩

通过对铜陵地区系统的填图观察和室内研究 ,初步确定了铜陵地区海西期的热水沉积岩。它们是 :石炭系黄龙组 ,由下而上、由内到外的层序包括含硫化物滑石蛇纹石岩 (由原岩为含水富镁碳酸盐岩 +二氧化硅的热水沉积岩变质而成 )→块状、层状 (含铜金 )黄铁矿±铁碧玉±硬石膏±菱铁矿±菱锰矿±硅质岩→含炭质粘土→白云岩 ;二叠系为栖霞组 (含铅锌金 )硅质岩、孤峰组 (含锰 )硅质岩和大隆组 (含钼 )硅质岩。这些热水沉积岩总体构成铜陵地区晚古生代多期热水活动的格局。常量元素、微量元素和稀土元素的分析结果表明 ,本区的硅质岩具有热水沉积岩的特征。氧同位素估算的热水硅质岩古温度在 4 9℃以上。铜陵地区的热水沉积岩对层控矿床的勘查和隐伏矿床的预测评价具有重要的理论和实际意义 ,尤其是黄龙组底部的热水沉积岩是铜陵地区找矿的重要标志 ,对于指导长江中下游地区 ,如宁芜等地 ,寻找该层位的矿床有着不可替代的指示意义。     

海底热液循环中矿物沉淀过程数值模拟

为了探索高渗透性洋壳中高温热液循环系统的形成机制,以数值模拟为手段研究热液循环中的矿物沉淀过程及其对洋壳渗透率的反馈.在热液对流-矿物反应模型中考虑了硬石膏、黄铁矿和黄铜矿的沉淀和溶解反应,基于矿物的溶度积计算矿物的沉淀/溶解量,并将其转换为渗透率的变化.结果显示,黄铁矿和黄铜矿分布于350～380°C等温线范围内,并...     

Mineralogy,Sulfur Isotope and Fluid Inclusion Studies of Hydrothermal Ore at the Hakurei Deposit,Bayonnaise Knoll,Izu‐Bonin Arc

Sulfide and sulfate ore samples collected from the Hakurei deposit of the Bayonnaise knoll were examined for the occurrence and chemical composition of minerals, including the sulfur isotopes and the microthermometry of fluid inclusions. Massive sulfide ore, mineralized volcanic rock, and anhydrite ore occur in descending order, from the seafloor to the bottom of the cored sample. The massive sulfide ore is dominated by sphalerite and accompanied by tennantite, chalcopyrite, and pyrite with lesser amounts of galena, enargite, and covellite. Amorphous silica is commonly precipitated on the surface of the sulfide minerals. As‐bearing minerals such as tennantite, enargite, and luzonite are common, while galena and Sb‐rich tetrahedrite are scarce. The mineral abundance and chemical composition of the minerals differs from that found in chimneys of the deposit. The sulfur isotope compositions in the minerals are +3.1–5.2‰ for sulfides and +19.6–21.8‰ for sulfate minerals. The homogeneous nature of the sulfur isotopes suggests that sulfur incorporated in the Hakurei deposit came from the reduction of aqueous sulfate in seawater.